Task book sa pangkalahatan at di-organikong kimika
2.2. Mga reaksyon ng redox
Tingnan mo mga gawain >>>Teoretikal na bahagi
Kasama sa mga reaksiyong redox ang mga reaksiyong kemikal na sinamahan ng pagbabago sa mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento. Sa mga equation ng naturang mga reaksyon, ang pagpili ng mga coefficient ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-compile elektronikong balanse. Ang paraan ng pagpili ng mga coefficient gamit ang electronic na balanse ay binubuo ng mga sumusunod na hakbang:
a) isulat ang mga formula ng mga reactant at produkto, at pagkatapos ay hanapin ang mga elemento na nagpapataas at nagpapababa ng kanilang mga estado ng oksihenasyon, at isulat ang mga ito nang hiwalay:
MnCO 3 + KClO 3 ® MnO2+ KCl + CO2
Cl V¼ = Cl - ako
MnII¼ = MnIV
b) bumuo ng mga equation ng kalahating reaksyon ng pagbawas at oksihenasyon, na sinusunod ang mga batas ng konserbasyon ng bilang ng mga atomo at singil sa bawat kalahating reaksyon:
kalahating reaksyon pagbawi Cl V + 6 e - = Cl - ako
kalahating reaksyon oksihenasyon MnII- 2 e - = MnIV
c) pumili ng mga karagdagang kadahilanan para sa equation ng kalahating reaksyon upang ang batas sa pag-iingat ng singil ay matupad para sa reaksyon sa kabuuan, kung saan ang bilang ng mga electron na natanggap sa pagbawas ng kalahating reaksyon ay ginawang katumbas ng bilang ng mga electron na naibigay sa kalahating reaksyon ng oksihenasyon:
Cl V + 6 e - = Cl - ako 1
MnII- 2 e - = Mn IV 3
d) ilagay (ayon sa mga salik na natagpuan) stoichiometric coefficients sa reaction scheme (coefficient 1 ay tinanggal):
3 MnCO 3 + KClO 3 = 3 MNO 2 + KCl+CO2
d) ay katumbas ng bilang ng mga atomo ng mga elementong iyon na hindi nagbabago sa kanilang estado ng oksihenasyon sa panahon ng reaksyon (kung mayroong dalawang naturang elemento, kung gayon sapat na upang pantay-pantay ang bilang ng mga atomo ng isa sa kanila, at suriin ang pangalawa. ). Kunin ang equation ng chemical reaction:
3 MnCO 3 + KClO 3 = 3 MNO 2 + KCl+ 3CO2
Halimbawa 3. Fit Coefficients sa Redox Equation
Fe 2 O 3 + CO ® Fe + CO2
Desisyon
Fe 2 O 3 + 3 CO \u003d 2 Fe + 3 CO 2
Fe III + 3 e - = Fe 0 2
C II - 2 e - = C IV 3
Sa sabay-sabay na oksihenasyon (o pagbawas) ng mga atomo ng dalawang elemento ng isang sangkap, ang pagkalkula ay isinasagawa para sa isang yunit ng formula ng sangkap na ito.
Halimbawa 4 Fit Coefficients sa Redox Equation
Fe(S ) 2 + O 2 = Fe 2 O 3 + SO 2
Desisyon
4 Fe(S ) 2 + 11 O 2 = 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2
FeII- e - = Fe III
- 11 e - 4
2S - ako - 10 e - = 2SIV
O 2 0 + 4 e - = 2O - II + 4 e - 11
Sa mga halimbawa 3 at 4, ang mga function ng oxidizing at reducing agent ay nahahati sa pagitan ng iba't ibang mga substance, Fe 2 O 3 at O 2 - mga ahente ng oxidizing, CO at Fe(S)2 - pagbabawas ng mga ahente; ganyan ang mga reaksyon intermolecular mga reaksyon ng redox.
Kailan intramolecular oksihenasyon-pagbawas, kapag sa parehong sangkap ang mga atomo ng isang elemento ay na-oxidized, at ang mga atomo ng isa pang elemento ay nabawasan, ang pagkalkula ay isinasagawa sa bawat isang yunit ng formula ng sangkap.
Halimbawa 5 Hanapin ang mga coefficient sa equation ng redox reaction
(NH 4) 2 CrO 4 ® Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O + NH 3
Desisyon
2 (NH 4) 2 CrO 4 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 +5 H 2 O + 2 NH 3
Cr VI + 3 e - = Cr III 2
2N - III - 6 e - = N 2 0 1
Para sa mga reaksyon mga dismutasyon (disproporsyon, autooxidation- pagpapagaling sa sarili), kung saan ang mga atomo ng parehong elemento sa reagent ay na-oxidized at nababawasan, ang mga karagdagang kadahilanan ay inilalagay muna sa kanang bahagi ng equation, at pagkatapos ay ang koepisyent para sa reagent ay matatagpuan.
Halimbawa 6. Fit Coefficients sa Dismutation Reaction Equation
H2O2 ® H 2 O + O 2
Desisyon
2 H 2 O 2 \u003d 2 H 2 O + O 2
O - ako + e - = O - II 2
2O - ako - 2 e - = O 2 0 1
Para sa commutation reaction ( synproportionation), kung saan ang mga atomo ng parehong elemento ng iba't ibang mga reagents, bilang isang resulta ng kanilang oksihenasyon at pagbawas, ay tumatanggap ng parehong estado ng oksihenasyon, ang mga karagdagang kadahilanan ay inilalagay muna sa kaliwang bahagi ng equation.
Halimbawa 7 Piliin ang mga coefficient sa commutation reaction equation:
H 2 S + SO 2 \u003d S + H 2 O
Desisyon
2 H 2 S + SO 2 \u003d 3 S + 2H 2 O
S - II - 2 e - = S 0 2
SIV+4 e - = S 0 1
Upang pumili ng mga coefficient sa mga equation ng redox reactions na nagaganap sa isang may tubig na solusyon na may partisipasyon ng mga ions, ginagamit ang paraan. balanse ng electron-ion. Ang paraan ng pagpili ng mga coefficient gamit ang balanse ng electron-ion ay binubuo ng mga sumusunod na hakbang:
a) isulat ang mga formula ng mga reagents ng redox reaction na ito
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + H 2 S
at itatag ang chemical function ng bawat isa sa kanila (dito K2Cr2O7 - ahente ng oxidizing, H 2 SO 4 - medium ng reaksyon ng acid, H 2 S - ahente ng pagbabawas);
b) isulat (sa susunod na linya) ang mga formula ng mga reagents sa ionic form, na nagpapahiwatig lamang ng mga ion (para sa malakas na electrolytes), mga molekula (para sa mahinang electrolytes at mga gas) at mga yunit ng formula (para sa mga solido) na makikibahagi sa reaksyon bilang isang oxidizing agent ( Cr2O72 - ), kapaligiran ( H+- mas tiyak, ang oxonium cation H3O+ ) at ahente ng pagbabawas ( H2S):
Cr2O72 - + H + + H 2 S
c) matukoy ang pinababang formula ng oxidizing agent at ang oxidized form ng reducing agent, na dapat malaman o tukuyin (halimbawa, dito ang dichromate ion ay pumasa sa mga chromium cations ( III), at hydrogen sulfide - sa asupre); ang mga datos na ito ay naitala sa susunod na dalawang linya, ang mga electron-ion equation ng reduction at oxidation half-reactions ay pinagsama-sama, at ang mga karagdagang salik ay pinili para sa mga half-reaction equation:
kalahating reaksyon pagbabawas ng Cr 2 O 7 2 - + 14 H + + 6 e - \u003d 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 1
kalahating reaksyon H 2 S oksihenasyon - 2 e - = S(t) + 2H + 3
d) sa pamamagitan ng pagbubuod ng mga equation ng kalahating reaksyon, binubuo nila ang ionic equation ng reaksyong ito, i.e. pandagdag na entry (b):
Cr2O72 - + 8 H + + 3 H 2 S = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O + 3 S ( t)
d) sa batayan ng ionic equation na bumubuo sa molecular equation ng reaksyong ito, i.e. pandagdag sa entry (a), at ang mga formula ng mga cation at anion na wala sa ionic equation ay pinagsama-sama sa mga formula ng karagdagang mga produkto ( K2SO4):
K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3H 2 S \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O + 3S ( m) + K 2 SO 4
f) suriin ang mga napiling coefficient sa pamamagitan ng bilang ng mga atom ng mga elemento sa kaliwa at kanang bahagi ng equation (karaniwan ay sapat na upang suriin lamang ang bilang ng mga atomo ng oxygen).
na-oxidizedat naibalik Ang mga anyo ng oxidizing at reducing agent ay kadalasang naiiba sa nilalaman ng oxygen (ihambing Cr2O72 - at Cr3+ ). Samakatuwid, kapag nag-compile ng mga equation ng kalahating reaksyon gamit ang paraan ng balanse ng electron-ion, kasama nila ang mga pares ng H + / H 2 O (para sa isang acidic na kapaligiran) at OH - / H 2 O (para sa isang alkaline na kapaligiran). Kung sa panahon ng paglipat mula sa isang anyo patungo sa isa pa, ang orihinal na anyo (karaniwan ay - oxidized) nawawala ang mga oxide ions nito (ipinapakita sa ibaba sa mga square bracket), pagkatapos ay ang huli, dahil hindi sila umiiral sa isang libreng anyo, ay dapat na pinagsama sa mga hydrogen cation sa isang acidic na kapaligiran, at sa isang alkaline na kapaligiran - na may mga molekula ng tubig, na humahantong sa pagbuo ng mga molekula ng tubig (sa isang acidic na kapaligiran) at mga hydroxide ions (sa isang alkaline na kapaligiran):
acid na kapaligiran[ O2 - ] + 2 H + = H 2 O
alkaline na kapaligiran [ O 2 - ] + H 2 O \u003d 2 OH -
Kakulangan ng mga oxide ions sa kanilang orihinal na anyo (mas madalas- nabawasan) kung ihahambing sa panghuling anyo ay binabayaran ng pagdaragdag ng mga molekula ng tubig (sa isang acid medium) o mga hydroxide ions (sa isang alkaline na medium):
acidic na kapaligiran H 2 O \u003d [ O 2 - ] + 2 H +
alkalina na kapaligiran2 OH - = [ O 2 - ] + H 2 O
Halimbawa 8 Piliin ang mga coefficient gamit ang electron-ion balance method sa redox reaction equation:
® MnSO 4 + H 2 O + Na 2 SO 4 + ¼
Desisyon
2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 + 5 Na 2 SO 3 \u003d
2 MnSO 4 + 3 H 2 O + 5 Na 2 SO 4 + + K 2 SO 4
2 MnO 4 - + 6 H + + 5 SO 3 2 - = 2 Mn 2+ + 3 H 2 O + 5 SO 4 2 -
MnO4 - + 8H + + 5 e - = Mn 2+ + 4 H 2 O2
KAYA 3 2 - + H2O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 5
Halimbawa 9. Piliin ang mga coefficient gamit ang electron-ion balance method sa redox reaction equation:
Na 2 SO 3 + KOH + KMnO 4 ® Na 2 SO 4 + H 2 O + K 2 MnO 4
Desisyon
Na 2 SO 3 + 2 KOH + 2 KMnO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + 2 K 2 MnO 4
KAYA 3 2 - + 2OH - + 2 MnO 4 - = SO 4 2 - + H 2 O + 2 MnO 4 2 -
MnO4 - + 1 e - = MnO 4 2 - 2
KAYA 3 2 - + 2OH - - 2 e - = SO 4 2 - + H 2 O 1
Kung ang permanganate ion ay ginagamit bilang isang oxidizing agent sa isang mahinang acidic na kapaligiran, kung gayon ang reduction half-reaction equation ay:
MnO4 - + 4 H + + 3 e - = MnO 2( m) + 2 H 2 O
at kung sa isang mahinang alkalina na daluyan, kung gayon
MNO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - = MnO 2( m) + 4 OH -
Kadalasan, ang isang mahinang acidic at mahinang alkaline na medium ay may kondisyong tinatawag na neutral, habang ang mga molekula ng tubig lamang ang ipinapasok sa mga equation ng kalahating reaksyon sa kaliwa. Sa kasong ito, kapag kino-compile ang equation, ang isa ay dapat (pagkatapos pumili ng karagdagang mga kadahilanan) magsulat ng karagdagang equation na sumasalamin sa pagbuo ng tubig mula sa H + at OH ions - .
Halimbawa 10. Piliin ang mga coefficient sa equation para sa reaksyon na nagaganap sa isang neutral na medium:
KMnO 4 + H 2 O + Na 2 SO 3 ® Mn O 2( t) + Na 2 SO 4 ¼
Desisyon
2 KMnO 4 + H 2 O + 3 Na 2 SO 3 \u003d 2 MnO 2( t) + 3 Na 2 SO 4 + 2 KOH
MnO4 - + H 2 O + 3 SO 3 2 - = 2 MnO 2( m) + 3 SO 4 2 - + 2 OH -
MNO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - = MnO 2( m) + 4 OH -
KAYA 3 2 - + H2O - 2 e - = SO 4 2 - +2H+
8OH - + 6 H + = 6 H 2 O + 2 OH -
Kaya, kung ang reaksyon mula sa halimbawa 10 ay isinasagawa sa pamamagitan lamang ng pag-draining ng mga may tubig na solusyon ng potassium permanganate at sodium sulfite, pagkatapos ay nagpapatuloy ito sa isang kondisyon na neutral (at sa katunayan, sa isang bahagyang alkalina) na kapaligiran dahil sa pagbuo ng potassium hydroxide. Kung ang solusyon ng potassium permanganate ay bahagyang acidified, pagkatapos ay ang reaksyon ay magpapatuloy sa isang mahina acidic (conditionally neutral) medium.
Halimbawa 11. Piliin ang mga coefficient sa equation para sa reaksyong nagaganap sa isang mahinang acidic na kapaligiran:
KMnO 4 + H 2 SO 4 + Na 2 SO 3 ® Mn O 2( t) + H 2 O + Na 2 SO 4 + ¼
Desisyon
2KMnO 4 + H 2 SO 4 + 3Na 2 SO 3 \u003d 2Mn O 2( t) + H 2 O + 3Na 2 SO 4 + K 2 SO 4
2 MnO 4 - + 2 H + + 3 SO 3 2 - = 2 MnO 2( t) + H 2 O + 3 SO 4 2 -
MnO4 - +4H + + 3 e - = Mn O 2( t ) + 2 H 2 O2
KAYA 3 2 - + H2O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 3
Mga anyo ng pagkakaroon ng mga ahente ng oxidizing at mga ahente ng pagbabawas bago at pagkatapos ng reaksyon, i.e. ang kanilang na-oxidized at nabawasang mga anyo ay tinatawag mga mag-asawang redox. Kaya, ito ay kilala mula sa chemical practice (at ito ay kailangang tandaan) na ang permanganate ion sa isang acidic medium ay bumubuo ng isang manganese cation ( II ) (pares MNO 4 - + H + / Mn 2+ + H 2 O ), sa isang mahinang alkalina na daluyan- manganese(IV) oxide (pares MNO 4 - +H+ ¤ Mn O 2 (t) + H 2 O o MNO 4 - + H 2 O = Mn O 2(t) + OH - ). Ang komposisyon ng mga oxidized at pinababang mga form ay tinutukoy, samakatuwid, sa pamamagitan ng mga kemikal na katangian ng isang naibigay na elemento sa iba't ibang antas ng oksihenasyon, i.e. hindi pantay na katatagan ng mga tiyak na anyo sa iba't ibang media ng isang may tubig na solusyon. Ang lahat ng mga pares ng redox na ginamit sa seksyong ito ay ibinibigay sa mga problema 2.15 at 2.16.
18. Mga reaksyon ng redox (ipinagpatuloy 1)
18.5. OVR hydrogen peroxide
Sa hydrogen peroxide H 2 O 2 molecules, ang oxygen atoms ay nasa –I oxidation state. Ito ay isang intermediate at hindi ang pinaka-matatag na estado ng oksihenasyon ng mga atomo ng elementong ito, kaya ang hydrogen peroxide ay nagpapakita ng parehong mga katangian ng pag-oxidizing at pagbabawas.
Ang aktibidad ng redox ng sangkap na ito ay nakasalalay sa konsentrasyon. Sa karaniwang ginagamit na mga solusyon na may mass fraction na 20%, ang hydrogen peroxide ay isang medyo malakas na ahente ng oxidizing; sa mga dilute na solusyon, ang aktibidad ng oxidizing nito ay bumababa. Ang pagbabawas ng mga katangian ng hydrogen peroxide ay hindi gaanong katangian kaysa sa mga oxidizing at depende rin sa konsentrasyon.
Ang hydrogen peroxide ay isang napakahinang acid (tingnan ang Appendix 13), samakatuwid, sa malakas na alkaline na mga solusyon, ang mga molekula nito ay na-convert sa mga hydroperoxide ions.
Depende sa reaksyon ng medium at kung ang oxidizing o reducing agent ay hydrogen peroxide sa reaksyong ito, ang mga produkto ng redox interaction ay magkakaiba. Ang mga equation ng kalahating reaksyon para sa lahat ng mga kasong ito ay ibinibigay sa Talahanayan 1.
Talahanayan 1
Mga equation para sa redox half-reactions ng H 2 O 2 sa mga solusyon
Reaksyon sa kapaligiran |
H 2 O 2 oxidizer |
H 2 O 2 na nagpapababa ng ahente |
| Acid | ||
| Neutral | H 2 O 2 + 2e - \u003d 2OH | H 2 O 2 + 2H 2 O - 2e - \u003d O 2 + 2H 3 O |
| alkalina | HO 2 + H 2 O + 2e - \u003d 3OH |
Isaalang-alang natin ang mga halimbawa ng OVR na kinasasangkutan ng hydrogen peroxide.
Halimbawa 1. Sumulat ng isang equation para sa reaksyon na nangyayari kapag ang isang solusyon ng potassium iodide ay idinagdag sa isang solusyon ng hydrogen peroxide, na inaasido ng sulfuric acid.
| 1 | H 2 O 2 + 2H 3 O + 2e - = 4H 2 O |
| 1 | 2I – 2e – = I 2 |
H 2 O 2 + 2H 3 O + 2I \u003d 4H 2 O + I 2
H 2 O 2 + H 2 SO 4 + 2KI \u003d 2H 2 O + I 2 + K 2 SO 4
Halimbawa 2. Sumulat ng isang equation para sa reaksyon sa pagitan ng potassium permanganate at hydrogen peroxide sa isang may tubig na solusyon na inaasido ng sulfuric acid.
| 2 | MnO 4 + 8H 3 O + 5e - \u003d Mn 2 + 12H 2 O |
| 5 | H 2 O 2 + 2H 2 O - 2e - \u003d O 2 + 2H 3 O |
2MnO 4 + 6H 3 O+ + 5H 2 O 2 = 2Mn 2 + 14H 2 O + 5O 2
2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5H 2 O 2 = 2MnSO 4 + 8H 2 O + 5O 2 + K 2 SO 4
Halimbawa 3 Sumulat ng isang equation para sa reaksyon ng hydrogen peroxide na may sodium iodide sa solusyon sa pagkakaroon ng sodium hydroxide.
| 3 | 6 | HO 2 + H 2 O + 2e - \u003d 3OH |
| 1 | 2 | I + 6OH - 6e - \u003d IO 3 + 3H 2 O |
3HO 2 + I = 3OH + IO 3
3NaHO 2 + NaI = 3NaOH + NaIO 3
Nang hindi isinasaalang-alang ang reaksyon ng neutralisasyon sa pagitan ng sodium hydroxide at hydrogen peroxide, ang equation na ito ay madalas na nakasulat tulad ng sumusunod:
3H 2 O 2 + NaI \u003d 3H 2 O + NaIO 3 (sa presensya ng NaOH)
Ang parehong equation ay makukuha kung ang pagbuo ng mga hydroperoxide ions ay hindi isinasaalang-alang kaagad (sa yugto ng pag-compile ng balanse).
Halimbawa 4. Sumulat ng isang equation para sa reaksyon na nangyayari kapag ang lead dioxide ay idinagdag sa isang solusyon ng hydrogen peroxide sa pagkakaroon ng potassium hydroxide.
Ang lead dioxide PbO 2 ay isang napakalakas na ahente ng oxidizing, lalo na sa isang acidic na kapaligiran. Pagbawi sa ilalim ng mga kundisyong ito, ito ay bumubuo ng Pb 2 ions. Sa isang alkaline na kapaligiran, kapag ang PbO 2 ay nabawasan, ang mga ion ay nabuo.
| 1 | PbO 2 + 2H 2 O + 2e - = + OH |
| 1 | HO 2 + OH - 2e - \u003d O 2 + H 2 O |
PbO 2 + H 2 O + HO 2 \u003d + O 2
Nang hindi isinasaalang-alang ang pagbuo ng mga hydroperoxide ions, ang equation ay nakasulat tulad ng sumusunod:
PbO 2 + H 2 O 2 + OH = + O 2 + 2H 2 O
Kung, ayon sa kondisyon ng pagtatalaga, ang idinagdag na solusyon ng hydrogen peroxide ay alkaline, kung gayon ang molecular equation ay dapat na nakasulat bilang mga sumusunod:
PbO 2 + H 2 O + KHO 2 \u003d K + O 2
Kung ang isang neutral na solusyon ng hydrogen peroxide ay idinagdag sa pinaghalong reaksyon na naglalaman ng alkali, kung gayon ang molecular equation ay maaaring isulat nang hindi isinasaalang-alang ang pagbuo ng potassium hydroperoxide:
PbO 2 + KOH + H 2 O 2 \u003d K + O 2
18.6. OVR dismutations at intramolecular OVR
Kabilang sa mga reaksiyong redox ay mga reaksyon ng dismutation (disproportionation, self-oxidation-self-healing).
Ang isang halimbawa ng isang dismutation reaction na kilala mo ay ang reaksyon ng chlorine sa tubig:
Cl 2 + H 2 O HCl + HClO
Sa reaksyong ito, kalahati ng chlorine(0) atoms ay na-oxidize sa +I oxidation state, at ang kalahati ay nababawasan sa –I oxidation state:
Gamitin natin ang paraan ng balanse ng electron-ion upang bumuo ng isang equation para sa isang katulad na reaksyon na nangyayari kapag ang chlorine ay dumaan sa isang malamig na alkali solution, halimbawa, KOH:
| 1 | Cl 2 + 2e - \u003d 2Cl |
| 1 | Cl 2 + 4OH - 2e - \u003d 2ClO + 2H 2 O |
2Cl 2 + 4OH = 2Cl + 2ClO + 2H 2 O
Ang lahat ng mga coefficient sa equation na ito ay may isang karaniwang divisor, kaya:
Cl 2 + 2OH \u003d Cl + ClO + H 2 O
Cl 2 + 2KOH \u003d KCl + KClO + H 2 O
Ang dismutation ng chlorine sa isang mainit na solusyon ay nagpapatuloy nang medyo naiiba:
| 5 | Cl 2 + 2e - \u003d 2Cl | |
| 1 | Cl 2 + 12OH - 10e - \u003d 2ClO 3 + 6H 2 O |
3Cl 2 + 6OH = 5Cl + ClO 3 + 3H 2 O
3Cl 2 + 6KOH \u003d 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O
Ang malaking praktikal na kahalagahan ay ang dismutation ng nitrogen dioxide sa panahon ng reaksyon nito sa tubig ( a) at may mga solusyon sa alkali ( b):
| a) | HINDI 2 + 3H 2 O - e - \u003d HINDI 3 + 2H 3 O | NO 2 + 2OH - e - \u003d NO 3 + H 2 O | |||
| HINDI 2 + H 2 O + e - \u003d HNO 2 + OH | HINDI 2 + e - \u003d HINDI 2 | ||||
2NO 2 + 2H 2 O \u003d NO 3 + H 3 O + HNO 2 |
2NO 2 + 2OH \u003d NO 3 + NO 2 + H 2 O |
||||
2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 3 + HNO 2 |
2NO 2 + 2NaOH \u003d NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O |
||||
Ang mga reaksyon ng dismutation ay nangyayari hindi lamang sa mga solusyon, kundi pati na rin kapag ang mga solido ay pinainit, halimbawa, potassium chlorate:
4KClO 3 \u003d KCl + 3KClO 4
Ang isang katangian at napakaepektibong halimbawa ng intramolecular OVR ay ang reaksyon ng thermal decomposition ng ammonium dichromate (NH 4) 2 Cr 2 O 7 . Sa sangkap na ito, ang mga atomo ng nitrogen ay nasa kanilang pinakamababang estado ng oksihenasyon (–III), at ang mga atomo ng chromium ay nasa kanilang pinakamataas (+VI). Sa temperatura ng silid, ang tambalang ito ay medyo matatag, ngunit kapag pinainit, mabilis itong nabubulok. Sa kasong ito, ang chromium(VI) ay nagiging chromium(III), ang pinaka-stable na estado ng chromium, habang ang nitrogen(-III) ay nagiging nitrogen(0), ang pinaka-stable na estado. Isinasaalang-alang ang bilang ng mga atom sa formula unit ng electronic balance equation:
| 2Cr + VI + 6e – = 2Cr + III | |
| 2N -III - 6e - \u003d N 2, |
at ang equation ng reaksyon mismo:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
Ang isa pang mahalagang halimbawa ng intramolecular OVR ay ang thermal decomposition ng potassium perchlorate KClO 4 . Sa reaksyong ito, ang chlorine(VII), gaya ng nakasanayan, kapag ito ay nagsisilbing oxidizing agent, pumapasok sa chlorine(–I), nag-o-oxidize ng oxygen(–II) sa isang simpleng substance:
| 1 | Cl + VII + 8e – = Cl –I | |
| 2 | 2O -II - 4e - \u003d O 2 |
at samakatuwid ang equation ng reaksyon
KClO 4 \u003d KCl + 2O 2
Katulad nito, ang potassium chlorate KClO 3 ay nabubulok kapag pinainit, kung ang agnas ay isinasagawa sa pagkakaroon ng isang katalista (MnO 2): 2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2
Sa kawalan ng isang katalista, ang reaksyon ng dismutation ay nagpapatuloy.
Kasama rin sa grupo ng intramolecular OVR ang mga reaksyon ng thermal decomposition ng nitrates.
Karaniwan, ang mga proseso na nagaganap kapag ang mga nitrates ay pinainit ay medyo kumplikado, lalo na sa kaso ng mga crystalline hydrates. Kung ang mga molekula ng tubig ay mahinang nananatili sa crystalline hydrate, kung gayon sa mahinang pag-init, ang pag-aalis ng tubig ng nitrate ay nangyayari [halimbawa, LiNO 3 . Ang 3H 2 O at Ca(NO 3) 2 4H 2 O ay dehydrated sa LiNO 3 at Ca(NO 3) 2 ], kung ang tubig ay mas malakas na nakagapos [gaya ng, halimbawa, sa Mg(NO 3) 2 . 6H 2 O at Bi(NO 3) 3 . 5H 2 O], pagkatapos ay ang isang uri ng "intramolecular hydrolysis" na reaksyon ay nangyayari sa pagbuo ng mga pangunahing asin - hydroxide nitrates, na, sa karagdagang pag-init, ay maaaring maging oxide nitrates ( at (NO 3) 6 ), ang huli sa mas mataas ang temperatura ay nabubulok sa mga oxide.
Ang mga anhydrous nitrates, kapag pinainit, ay maaaring mabulok sa mga nitrite (kung mayroon sila at matatag pa rin sa temperaturang ito), at ang mga nitrite ay maaaring mabulok sa mga oxide. Kung ang pag-init ay isinasagawa sa isang sapat na mataas na temperatura, o ang kaukulang oksido ay hindi matatag (Ag 2 O, HgO), kung gayon ang metal (Cu, Cd, Ag, Hg) ay maaari ding maging produkto ng thermal decomposition.
Ang isang medyo pinasimple na pamamaraan ng thermal decomposition ng nitrates ay ipinapakita sa fig. 5.
Mga halimbawa ng sunud-sunod na pagbabagong nagaganap kapag pinainit ang ilang partikular na nitrates (ibinibigay ang mga temperatura sa degrees Celsius):
KNO 3 KNO 2 K 2 O;
Ca(NO3)2. 4H 2 O Ca(NO 3) 2 Ca(NO 2) 2 CaO;
Mg(NO3)2. 6H 2 O Mg(NO 3)(OH) MgO;
Cu(NO 3) 2 . 6H 2 O Cu(NO 3) 2 CuO Cu 2 O Cu;
Bi(NO3)3. 5H 2 O Bi(NO 3) 2 (OH) Bi(NO 3)(OH) 2 (NO 3) 6 Bi 2 O 3 .
Sa kabila ng pagiging kumplikado ng mga patuloy na proseso, kapag sinasagot ang tanong kung ano ang mangyayari kapag ang kaukulang anhydrous nitrate ay "calcined" (iyon ay, sa temperatura na 400 - 500 o C), kadalasan ay ginagabayan sila ng mga sumusunod na lubhang pinasimple na mga patakaran:
1) ang mga nitrates ng pinaka-aktibong mga metal (sa serye ng mga boltahe - sa kaliwa ng magnesium) ay nabubulok sa mga nitrite;
2) ang mga nitrates ng hindi gaanong aktibong mga metal (sa isang serye ng mga boltahe - mula sa magnesiyo hanggang sa tanso) ay nabubulok sa mga oxide;
3) ang mga nitrates ng hindi gaanong aktibong mga metal (sa kanan ng tanso sa serye ng boltahe) ay nabubulok sa metal.
Kapag ginagamit ang mga patakarang ito, dapat itong alalahanin na sa ganitong mga kondisyon
Ang LiNO 3 ay nabubulok sa oxide,
Ang Be (NO 3) 2 ay nabubulok sa oxide sa mas mataas na temperatura,
mula sa Ni (NO 3) 2, bilang karagdagan sa NiO, maaari ding makuha ang Ni (NO 2) 2,
Ang Mn(NO 3) 2 ay nabubulok sa Mn 2 O 3,
Fe(NO 3) 2 decomposes sa Fe 2 O 3;
mula sa Hg (NO 3) 2, bilang karagdagan sa mercury, maaari ding makuha ang oxide nito.
Isaalang-alang ang mga tipikal na halimbawa ng mga reaksyong nauugnay sa tatlong uri na ito:
KNO 3 KNO 2 + O 2
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2 |
Zn(NO 3) 2 ZnO + NO 2 + O 2
2Zn(NO 3) 2 \u003d 2ZnO + 4NO 2 + O 2 |
AgNO 3 Ag + NO 2 + O 2 18.7. Mga reaksyon ng pagpapalit ng redox Ang mga reaksyong ito ay maaaring parehong intermolecular at intramolecular. Halimbawa, ang intramolecular OVR na nagaganap sa panahon ng thermal decomposition ng ammonium nitrate at nitrite ay nabibilang sa commutation reactions, dahil ang antas ng oksihenasyon ng nitrogen atoms ay equalize dito: NH 4 NO 3 \u003d N 2 O + 2H 2 O (mga 200 o C) Sa isang mas mataas na temperatura (250 - 300 o C), ang ammonium nitrate ay nabubulok sa N 2 at NO, at sa isang mas mataas na temperatura (sa itaas 300 o C) sa nitrogen at oxygen, sa parehong mga kaso ay nabuo ang tubig. Ang isang halimbawa ng intermolecular switching reaction ay ang reaksyon na nangyayari kapag ang mainit na solusyon ng potassium nitrite at ammonium chloride ay ibinuhos: NH 4 + NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O NH 4 Cl + KNO 2 \u003d KCl + N 2 + 2H 2 O Kung ang isang katulad na reaksyon ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagpainit ng isang halo ng crystalline ammonium sulfate at calcium nitrate, kung gayon, depende sa mga kondisyon, ang reaksyon ay maaaring magpatuloy sa iba't ibang paraan: (NH 4) 2 SO 4 + Ca(NO 3) 2 = 2N 2 O + 4H 2 O + CaSO 4 (t< 250 o C) Ang una at pangatlo sa mga reaksyong ito ay mga reaksyon ng commutation, ang pangalawa ay isang mas kumplikadong reaksyon, kabilang ang parehong pag-commutation ng mga atomo ng nitrogen at ang oksihenasyon ng mga atomo ng oxygen. Alin sa mga reaksyon ang magpapatuloy sa temperatura na higit sa 250 o C ay depende sa ratio ng mga reagents. Ang paglipat ng mga reaksyon na humahantong sa pagbuo ng chlorine ay nangyayari kapag ang mga salts ng oxygen-containing chlorine acids ay ginagamot ng hydrochloric acid, halimbawa: 6HCl + KClO 3 \u003d KCl + 3Cl 2 + 3H 2 O Gayundin, sa pamamagitan ng paglipat ng reaksyon, ang asupre ay nabuo mula sa gaseous hydrogen sulfide at sulfur dioxide: 2H 2 S + SO 2 \u003d 3S + 2H 2 O Ang mga OVR commutations ay medyo marami at iba-iba - kasama pa nga nila ang ilang acid-base na reaksyon, halimbawa: NaH + H 2 O \u003d NaOH + H 2. Parehong ginagamit ang electron-ionic at electronic na balanse upang i-compile ang mga equation ng OVR commutation, depende sa kung ang isang reaksyon ay nangyayari sa isang solusyon o hindi. 18.8. Electrolysis Sa pag-aaral ng Kabanata IX, nakilala mo ang electrolysis ng mga pagkatunaw ng iba't ibang mga sangkap. Dahil ang mga mobile ions ay naroroon din sa mga solusyon, ang mga solusyon ng iba't ibang electrolytes ay maaari ding sumailalim sa electrolysis. Parehong sa electrolysis ng mga natutunaw at sa electrolysis ng mga solusyon, ang mga electrodes na gawa sa isang materyal na hindi tumutugon (graphite, platinum, atbp.) Ay karaniwang ginagamit, ngunit kung minsan ang electrolysis ay isinasagawa din gamit ang isang "natutunaw" na anode. Ang "natutunaw" na anode ay ginagamit sa mga kasong iyon kung kinakailangan upang makakuha ng electrochemical na koneksyon ng elemento kung saan ginawa ang anode. Sa panahon ng electrolysis, napakahalaga na ang mga puwang ng anode at cathode ay pinaghihiwalay, o ang electrolyte ay pinaghalo sa panahon ng reaksyon - ang mga produkto ng reaksyon sa mga kasong ito ay maaaring maging iba. Isaalang-alang ang pinakamahalagang kaso ng electrolysis. 1. Electrolysis ng NaCl melt. Ang mga electrodes ay hindi gumagalaw (grapayt), ang mga puwang ng anode at katod ay pinaghihiwalay. Tulad ng alam mo na, sa kasong ito, ang mga reaksyon ay nagaganap sa katod at sa anode: K: Na + e - = Na Ang pagkakaroon ng nakasulat na mga equation ng mga reaksyon na nagaganap sa mga electrodes, nakakakuha kami ng mga kalahating reaksyon kung saan maaari kaming kumilos nang eksakto sa parehong paraan tulad ng sa kaso ng paggamit ng paraan ng balanse ng electron-ion:
Ang pagdaragdag ng mga half-reaction equation na ito, nakuha namin ang ionic electrolysis equation 2Na + 2Cl 2Na + Cl2 at pagkatapos ay molekular 2NaCl 2Na + Cl 2 Sa kasong ito, ang mga puwang ng cathode at anode ay dapat na ihiwalay upang ang mga produkto ng reaksyon ay hindi gumanti sa isa't isa. Sa industriya, ang reaksyong ito ay ginagamit upang makagawa ng metal na sodium. 2. Electrolysis ng K 2 CO 3 matunaw. Ang mga electrodes ay hindi gumagalaw (platinum). Ang mga puwang ng cathode at anode ay pinaghiwalay.
4K+ + 2CO 3 2 4K + 2CO 2 + O 2 3. Electrolysis ng tubig (H 2 O). Ang mga electrodes ay hindi gumagalaw.
4H 3 O + 4OH 2H 2 + O 2 + 6H 2 O 2H 2 O 2H 2 + O 2 Ang tubig ay isang napakahinang electrolyte, naglalaman ito ng napakakaunting mga ions, kaya ang electrolysis ng purong tubig ay napakabagal. 4. Electrolysis ng CuCl 2 solution. Graphite electrodes. Ang sistema ay naglalaman ng mga Cu 2 at H 3 O cation, pati na rin ang mga Cl at OH anion. Ang mga Cu 2 ions ay mas malakas na oxidizing agent kaysa sa H 3 O ions (tingnan ang serye ng mga boltahe), samakatuwid, ang mga ion ng tanso ay unang ilalabas sa katod, at kapag kakaunti na lang ang natitira, ang mga ion ng oxonium ay mapapalabas. . Para sa mga anion, maaari mong sundin ang sumusunod na panuntunan: |
Gawain bilang 1
Si + HNO 3 + HF → H 2 SiF 6 + NO + ...
N +5 + 3e → N +2 │4 reaksyong pagbabawas
Si 0 - 4e → Si +4 │3 reaksyon ng oksihenasyon
N +5 (HNO 3) - oxidizing agent, Si - reducing agent
3Si + 4HNO 3 + 18HF → 3H 2 SiF 6 + 4NO + 8H 2 O
Gawain bilang 2
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
B+ HNO 3 + HF → HBF 4 + NO 2 + …
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
N +5 + 1e → N +4 │3 reaksyong pagbabawas
B 0 -3e → B +3 │1 reaksyon ng oksihenasyon
N +5 (HNO 3) - ahente ng oxidizing, B 0 - ahente ng pagbabawas
B+ 3HNO 3 + 4HF → HBF 4 + 3NO 2 + 3H 2 O
Gawain bilang 3
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
K 2 Cr 2 O 7 + HCl → Cl 2 + KCl + … + …
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
2Cl -1 -2e → Cl 2 0 │3 reaksyon ng oksihenasyon
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - ahente ng oxidizing, Cl -1 (HCl) - ahente ng pagbabawas
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O
Gawain bilang 4
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
Cr 2 (SO 4) 3 + ... + NaOH → Na 2 CrO 4 + NaBr + ... + H 2 O
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Br 2 0 + 2e → 2Br -1 │3 reaksyong pagbabawas
2Cr +3 - 6e → 2Cr +6 │1 reaksyon ng oksihenasyon
Br 2 - oxidizing agent, Cr +3 (Cr 2 (SO 4) 3) - reducing agent
Cr 2 (SO 4) 3 + 3Br 2 + 16NaOH → 2Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 3Na 2 SO 4 + 8H 2 O
Gawain bilang 5
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
K 2 Cr 2 O 7 + ... + H 2 SO 4 → l 2 + Cr 2 (SO 4) 3 + ... + H 2 O
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
2Cr +6 + 6e → 2Cr +3 │1 reaksyong pagbabawas
2I -1 -2e → l 2 0 │3 reaksyon ng oksihenasyon
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - ahente ng oxidizing, l -1 (Hl) - ahente ng pagbabawas
K 2 Cr 2 O 7 + 6HI + 4H 2 SO 4 → 3l 2 + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
Gawain bilang 6
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
H 2 S + HMnO 4 → S + MnO 2 + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
3H 2 S + 2HMnO 4 → 3S + 2MnO 2 + 4H 2 O
Gawain bilang 7
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
H 2 S + HClO 3 → S + HCl + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
S -2 -2e → S 0 │3 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (HMnO 4) - oxidizing agent, S -2 (H 2 S) - reducing agent
3H 2 S + HClO 3 → 3S + HCl + 3H 2 O
Gawain bilang 8
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
HINDI + HClO 4 + ... → HNO 3 + HCl
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Cl +7 + 8e → Cl -1 │3 reaksyong pagbabawas
N +2 -3e → N +5 │8 reaksyon ng oksihenasyon
Cl +7 (HClO 4) - oxidizing agent, N +2 (NO) - reducing agent
8NO + 3HClO 4 + 4H 2 O → 8HNO 3 + 3HCl
Gawain bilang 9
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
KMnO 4 + H 2 S + H 2 SO 4 → MnSO 4 + S + ... + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
S -2 -2e → S 0 │5 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (KMnO 4) - oxidizing agent, S -2 (H 2 S) - reducing agent
2KMnO 4 + 5H 2 S + 3H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + 5S + K 2 SO 4 + 8H 2 O
Gawain bilang 10
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
KMnO 4 + KBr + H 2 SO 4 → MnSO 4 + Br 2 + ... + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Mn +7 + 5e → Mn +2 │2 reaksyong pagbabawas
2Br -1 -2e → Br 2 0 │5 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (KMnO 4) - ahente ng oxidizing, Br -1 (KBr) - ahente ng pagbabawas
2KMnO 4 + 10KBr + 8H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + 5Br 2 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O
Gawain bilang 11
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
PH 3 + HClO 3 → HCl + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Cl +5 + 6e → Cl -1 │4 reaksyong pagbabawas
Cl +5 (HClO 3) - ahente ng oxidizing, P -3 (H 3 PO 4) - ahente ng pagbabawas
3PH 3 + 4HClO 3 → 4HCl + 3H 3 PO 4
Gawain bilang 12
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
PH 3 + HMnO 4 → MnO 2 + … + …
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Mn +7 + 3e → Mn +4 │8 reaksyong pagbabawas
P -3 - 8e → P +5 │3 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (HMnO 4) - oxidizing agent, P -3 (H 3 PO 4) - reducing agent
3PH 3 + 8HMnO 4 → 8MnO 2 + 3H 3 PO 4 + 4H 2 O
Gawain bilang 13
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
HINDI + KClO + … → KNO 3 + KCl + …
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Cl +1 + 2e → Cl -1 │3 reaksyong pagbabawas
N +2 − 3e → N +5 │2 reaksyon ng oksihenasyon
Cl +1 (KClO) - oxidizing agent, N +2 (NO) - reducing agent
2NO + 3KClO + 2KOH → 2KNO 3 + 3KCl + H 2 O
Gawain bilang 14
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
PH 3 + AgNO 3 + ... → Ag + ... + HNO 3
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Ag +1 + 1e → Ag 0 │8 reaksyon sa pagbabawas
P -3 - 8e → P +5 │1 reaksyon ng oksihenasyon
Ag +1 (AgNO 3) - ahente ng oxidizing, P -3 (PH 3) - ahente ng pagbabawas
PH 3 + 8AgNO 3 + 4H 2 O → 8Ag + H 3 PO 4 + 8HNO 3
Gawain bilang 15
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
KNO 2 + ... + H 2 SO 4 → I 2 + NO + ... + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
N +3 + 1e → N +2 │ 2 reaksyong pagbabawas
2I -1 - 2e → I 2 0 │ 1 reaksyon ng oksihenasyon
N +3 (KNO 2) - ahente ng oxidizing, I -1 (HI) - ahente ng pagbabawas
2KNO 2 + 2HI + H 2 SO 4 → I 2 + 2NO + K 2 SO 4 + 2H 2 O
Gawain bilang 16
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
Na 2 SO 3 + Cl 2 + ... → Na 2 SO 4 + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Cl 2 0 + 2e → 2Cl -1 │1 reaksyong pagbabawas
Cl 2 0 - ahente ng oxidizing, S +4 (Na 2 SO 3) - ahente ng pagbabawas
Na 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O → Na 2 SO 4 + 2HCl
Gawain bilang 17
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
KMnO 4 + MnSO 4 + H 2 O → MnO 2 + ... + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Mn +7 + 3e → Mn +4 │2 reaksyong pagbabawas
Mn +2 − 2e → Mn +4 │3 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (KMnO 4) - ahente ng oxidizing, Mn +2 (MnSO 4) - ahente ng pagbabawas
2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O → 5MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4
Gawain bilang 18
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
KNO 2 + ... + H 2 O → MnO 2 + ... + KOH
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Mn +7 + 3e → Mn +4 │2 reaksyong pagbabawas
N +3 − 2e → N +5 │3 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (KMnO 4) - oxidizing agent, N +3 (KNO 2) - reducing agent
3KNO 2 + 2KMnO 4 + H 2 O → 2MnO 2 + 3KNO 3 + 2KOH
Gawain #19
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
Cr 2 O 3 + ... + KOH → KNO 2 + K 2 CrO 4 + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
N +5 + 2e → N +3 │3 reaksyong pagbabawas
2Cr +3 − 6e → 2Cr +6 │1 reaksyon ng oksihenasyon
N +5 (KNO 3) - oxidizing agent, Cr +3 (Cr 2 O 3) - reducing agent
Cr 2 O 3 + 3KNO 3 + 4KOH → 3KNO 2 + 2K 2 CrO 4 + 2H 2 O
Gawain bilang 20
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
I 2 + K 2 SO 3 + ... → K 2 SO 4 + ... + H 2 O
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
I 2 0 + 2e → 2I -1 │1 reaksyong pagbabawas
S +4 - 2e → S +6 │1 reaksyon ng oksihenasyon
I 2 - ahente ng oxidizing, S +4 (K 2 SO 3) - ahente ng pagbabawas
I 2 + K 2 SO 3 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2KI + H 2 O
Gawain bilang 21
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
KMnO 4 + NH 3 → MnO 2 +N 2 + ... + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Mn +7 + 3e → Mn +4 │2 reaksyong pagbabawas
2N -3 - 6e → N 2 0 │1 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (KMnO 4) - oxidizing agent, N -3 (NH 3) - reducing agent
2KMnO 4 + 2NH 3 → 2MnO 2 + N 2 + 2KOH + 2H 2 O
Gawain #22
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
HINDI 2 + P 2 O 3 + ... → HINDI + K 2 HPO 4 + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
N +4 + 2e → N +2 │2 reaksyong pagbabawas
2P +3 - 4e → 2P +5 │1 reaksyon ng oksihenasyon
N +4 (NO 2) - oxidizing agent, P +3 (P 2 O 3) - reducing agent
2NO 2 + P 2 O 3 + 4KOH → 2NO + 2K 2 HPO 4 + H 2 O
Gawain #23
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
KI + H 2 SO 4 → I 2 + H 2 S + … + …
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
S +6 + 8e → S -2 │1 reaksyong pagbabawas
2I -1 - 2e → I 2 0 │4 reaksyon ng oksihenasyon
S +6 (H 2 SO 4) - ahente ng oxidizing, I -1 (KI) - ahente ng pagbabawas
8KI + 5H 2 SO 4 → 4I 2 + H 2 S + 4K 2 SO 4 + 4H 2 O
Gawain #24
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
FeSO 4 + ... + H 2 SO 4 → ... + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Mn +7 + 5e → Mn +2 │2 reaksyong pagbabawas
2Fe +2 − 2e → 2Fe +3 │5 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (KMnO 4) - ahente ng oxidizing, Fe +2 (FeSO 4) - ahente ng pagbabawas
10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 → 5Fe 2 (SO 4) 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
Gawain #25
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
Na 2 SO 3 + ... + KOH → K 2 MnO 4 + ... + H 2 O
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Mn +7 + 1e → Mn +6 │2 reaksyong pagbabawas
S +4 − 2e → S +6 │1 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (KMnO 4) - oxidizing agent, S +4 (Na 2 SO 3) - reducing agent
Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 2KOH → 2K 2 MnO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O
Gawain #26
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
H 2 O 2 + ... + H 2 SO 4 → O 2 + MnSO 4 + ... + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Mn +7 + 5e → Mn +2 │2 reaksyong pagbabawas
2O -1 - 2e → O 2 0 │5 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (KMnO 4) - ahente ng oxidizing, O -1 (H 2 O 2) - ahente ng pagbabawas
5H 2 O 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 → 5O 2 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
Gawain bilang 27
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 S + H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + ... + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
2Cr +6 + 6e → 2Cr +3 │1 reaksyong pagbabawas
S -2 - 2e → S 0 │3 reaksyon ng oksihenasyon
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - oxidizing agent, S -2 (H 2 S) - reducing agent
K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 S + 4H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 3S + 7H 2 O
Gawain #28
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
KMnO 4 + HCl → MnCl 2 + Cl 2 + ... + ...
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Mn +7 + 5e → Mn +2 │2 reaksyong pagbabawas
2Cl -1 - 2e → Cl 2 0 │5 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (KMnO 4) - ahente ng oxidizing, Cl -1 (HCl) - ahente ng pagbabawas
2KMnO 4 + 16HCl → 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 2KCl + 8H 2 O
Gawain #29
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
CrCl 2 + K 2 Cr 2 O 7 + ... → CrCl 3 + ... + H 2 O
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
2Cr +6 + 6e → 2Cr +3 │1 reaksyong pagbabawas
Cr +2 − 1e → Cr +3 │6 reaksyon ng oksihenasyon
Cr +6 (K 2 Cr 2 O 7) - ahente ng oxidizing, Cr +2 (CrCl 2) - ahente ng pagbabawas
6CrCl 2 + K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 8CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O
Gawain bilang 30
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
K 2 CrO 4 + HCl → CrCl 3 + ... + ... + H 2 O
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Cr +6 + 3e → Cr +3 │2 reaksyong pagbabawas
2Cl -1 - 2e → Cl 2 0 │3 reaksyon ng oksihenasyon
Cr +6 (K 2 CrO 4) - ahente ng oxidizing, Cl -1 (HCl) - ahente ng pagbabawas
2K 2 CrO 4 + 16HCl → 2CrCl 3 + 3Cl 2 + 4KCl + 8H 2 O
Gawain bilang 31
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
KI + ... + H 2 SO 4 → I 2 + MnSO 4 + ... + H 2 O
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Mn +7 + 5e → Mn +2 │2 reaksyong pagbabawas
2l -1 − 2e → l 2 0 │5 reaksyon ng oksihenasyon
Mn +7 (KMnO 4) - oxidizing agent, l -1 (Kl) - reducing agent
10KI + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 → 5I 2 + 2MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O
Gawain #32
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
FeSO 4 + KClO 3 + KOH → K 2 FeO 4 + KCl + K 2 SO 4 + H 2 O
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Cl +5 + 6e → Cl -1 │2 reaksyong pagbabawas
Fe +2 − 4e → Fe +6 │3 reaksyon ng oksihenasyon
3FeSO 4 + 2KClO 3 + 12KOH → 3K 2 FeO 4 + 2KCl + 3K 2 SO 4 + 6H 2 O
Gawain bilang 33
Gamit ang paraan ng balanse ng elektron, isulat ang equation para sa reaksyon:
FeSO 4 + KClO 3 + ... → Fe 2 (SO 4) 3 + ... + H 2 O
Tukuyin ang oxidizing agent at reducing agent.
Cl +5 + 6e → Cl -1 │1 reaksyong pagbabawas
2Fe +2 − 2e → 2Fe +3 │3 reaksyon ng oksihenasyon
Cl +5 (KClO 3) - ahente ng oxidizing, Fe +2 (FeSO 4) - ahente ng pagbabawas
6FeSO 4 + KClO 3 + 3H 2 SO 4 → 3Fe 2 (SO 4) 3 + KCl + 3H 2 O
Gawain bilang 34
Gamit ang electron balance method, sumulat ng equation para sa reaksyon.
Ang mga reaksyon, na tinatawag na redox (ORR), ay nangyayari na may pagbabago sa mga estado ng oksihenasyon ng mga atomo na bahagi ng mga molekula ng mga reagents. Ang mga pagbabagong ito ay nangyayari kaugnay ng paglipat ng mga electron mula sa mga atomo ng isang elemento patungo sa isa pa.
Ang mga prosesong nagaganap sa kalikasan at isinasagawa ng tao, sa karamihan, ay kumakatawan sa OVR. Mahahalagang proseso tulad ng paghinga, metabolismo, potosintesis(6CO2 + H2O = C6H12O6 + 6O2) - lahat ito ay OVR.
Sa industriya, sa tulong ng OVR, nakukuha ang sulfuric, hydrochloric acid at marami pang iba.
Ang pagbawi ng mga metal mula sa ores - sa katunayan, ang batayan ng buong industriya ng metalurhiko - ay isa ring proseso ng redox. Halimbawa, ang reaksyon para sa pagkuha ng bakal mula sa hematite: 2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2.
Oxidizing at pagbabawas ng mga ahente: katangian
Ang mga atom na nagbibigay ng mga electron sa proseso ng pagbabagong-anyo ng kemikal ay tinatawag na mga ahente ng pagbabawas, ang kanilang estado ng oksihenasyon (CO) ay tumataas bilang isang resulta. Ang mga atomo na tumatanggap ng mga electron ay tinatawag na oxidizing agent, at ang kanilang CO ay nabawasan.
Sinasabi na ang mga ahente ng oxidizing ay nababawasan sa pamamagitan ng pagtanggap ng mga electron, at ang mga ahente ng pagbabawas ay na-oxidized sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga electron.
Ang pinakamahalagang kinatawan ng mga ahente ng oxidizing at pagbabawas ay ipinakita sa sumusunod na talahanayan:
| Karaniwang mga oxidizer | Karaniwang mga ahente ng pagbabawas |
| Mga simpleng sangkap na binubuo ng mga elemento na may mataas na electronegativity (non-metal): yodo, fluorine, chlorine, bromine, oxygen, ozone, sulfur, atbp. | Mga simpleng sangkap na binubuo ng mga atomo ng mga elemento na may mababang electronegativity (mga metal o hindi metal): hydrogen H2 , carbon C (grapayt), zinc Zn, aluminum Al, calcium Ca, barium Ba, iron Fe, chromium Cr at iba pa. |
Mga molekula o ion na naglalaman ng mga metal o non-metal na atom na may mataas na estado ng oksihenasyon:
|
Mga molekula o ion na naglalaman ng mga metal o non-metal na atom na may mababang estado ng oksihenasyon:
|
| Mga ionic compound na naglalaman ng mga cation ng ilang metal na may mataas na CO: Pb3+, Au3+, Ag+, Fe3+ at iba pa. | Mga organikong compound: mga alkohol, acid, aldehydes, asukal. |
Sa batayan ng pana-panahong batas ng mga elemento ng kemikal, kadalasang posible na ipalagay ang mga kakayahan ng redox ng mga atomo ng isang partikular na elemento. Ayon sa equation ng reaksyon, madali ding maunawaan kung alin sa mga atomo ang oxidizing agent at reducing agent.
Paano matukoy kung ang isang atom ay isang oxidizing o reducing agent: sapat na upang isulat ang CO at maunawaan kung aling mga atomo ang nagpapataas nito sa panahon ng reaksyon (reducing agents), at kung alin ang nagpababa nito (oxidizing agents).
Mga sangkap na may dalawahang katangian
Ang mga atomo na may mga intermediate na CO ay parehong may kakayahang tumanggap at mag-donate ng mga electron, bilang isang resulta kung saan ang mga sangkap na naglalaman ng naturang mga atomo sa kanilang komposisyon ay magagawang kumilos bilang parehong ahente ng oxidizing at isang ahente ng pagbabawas.
Ang isang halimbawa ay hydrogen peroxide. Ang oxygen na nakapaloob sa komposisyon nito sa CO -1 ay maaaring parehong tumanggap ng isang elektron at ibigay ito.
Kapag nakikipag-ugnayan sa isang ahente ng pagbabawas, ang peroxide ay nagpapakita ng mga katangian ng pag-oxidizing, at sa isang ahente ng pag-oxidizing, ito ay nagpapakita ng mga katangian ng pagbabawas.
Maaari mong tingnang mabuti ang mga sumusunod na halimbawa:
- pagbabawas (peroxide ay gumaganap bilang isang oxidizing agent) kapag nakikipag-ugnayan sa isang reducing agent;
SO2 + H2O2 = H2SO4
O -1 + 1e \u003d O -2
- oksihenasyon (peroxide sa kasong ito ay isang reducing agent) kapag nakikipag-ugnayan sa isang oxidizing agent.
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O
2O -1 -2e \u003d O2 0
Pag-uuri ng OVR: mga halimbawa
Mayroong mga sumusunod na uri ng redox reactions:
- intermolecular oxidation-reduction (ang oxidizing agent at ang reducing agent ay nasa komposisyon ng iba't ibang molekula);
- intramolecular oxidation-reduction (ang oxidizing agent ay bahagi ng parehong molekula bilang reducing agent);
- disproportionation (isang atom ng parehong elemento ay isang oxidizing at reducing agent);
- reproportionation (oxidizing agent at reducing agent ay bumubuo ng isang produkto bilang resulta ng reaksyon).
Mga halimbawa ng mga pagbabagong kemikal na nauugnay sa iba't ibang uri ng OVR:
- Ang Intramolecular OVR ay kadalasang mga reaksyon ng thermal decomposition ng isang substance:
2KCLO3 = 2KCl + 3O2
(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
- Intermolecular OVR:
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe
- Mga reaksyon ng disproporsyon:
3Br2 + 6KOH = 5KBr + KBrO3 + 6H2O
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
4KClO3 = KCl + 3KClO4
- Mga reaksyon sa reproporsyon:
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
HOCl + HCl = H2O + Cl2
Kasalukuyan at hindi kasalukuyang OVR
Ang mga reaksyon ng redox ay nahahati din sa kasalukuyan at walang kasalukuyang.
Ang unang kaso ay ang paggawa ng elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng isang kemikal na reaksyon (maaaring gamitin ang gayong mga mapagkukunan ng enerhiya sa mga makina ng sasakyan, sa mga kagamitang pang-inhinyero sa radyo, mga control device), o electrolysis, iyon ay, isang kemikal na reaksyon, sa kabaligtaran, ay nangyayari dahil sa kuryente (gamit ang electrolysis, maaari kang makakuha ng iba't ibang mga sangkap, gamutin ang mga ibabaw ng mga metal at mga produkto mula sa kanila).
Mga halimbawa walang kasalukuyang OVR maaari nating pangalanan ang mga proseso ng pagkasunog, kaagnasan ng mga metal, paghinga at photosynthesis, atbp.
Pamamaraan ng elektronikong balanse ng OVR sa kimika
Ang mga equation ng karamihan sa mga reaksiyong kemikal ay napantayan ng isang simpleng seleksyon stoichiometric coefficients. Gayunpaman, kapag pumipili ng mga coefficient para sa OVR, maaaring makatagpo ang isang tao ng isang sitwasyon kung saan ang bilang ng mga atom ng ilang elemento ay hindi maaaring pantay-pantay nang hindi nilalabag ang pagkakapantay-pantay ng mga bilang ng mga atom ng iba. Sa mga equation ng naturang mga reaksyon, ang mga coefficient ay pinili sa pamamagitan ng paraan ng pag-compile ng isang elektronikong balanse.
Ang pamamaraan ay batay sa katotohanan na ang kabuuan ng mga electron na tinanggap ng oxidizing agent at ang bilang ng mga electron na ibinigay ng reducing agent ay dinadala sa equilibrium.
Ang pamamaraan ay binubuo ng ilang mga yugto:
- Isinulat ang equation ng reaksyon.
- Natutukoy ang mga elemento ng CO.
- Natutukoy ang mga elemento na nagbago ng kanilang mga estado ng oksihenasyon bilang resulta ng reaksyon. Ang oksihenasyon at pagbabawas ng kalahating reaksyon ay naitala nang hiwalay.
- Ang mga kadahilanan para sa mga equation ng kalahating reaksyon ay pinili upang mapantayan ang mga electron na natanggap sa pagbawas ng kalahating reaksyon at ibinigay sa kalahating reaksyon ng oksihenasyon.
- Ang mga napiling coefficient ay ipinasok sa equation ng reaksyon.
- Ang natitirang mga koepisyent ng reaksyon ay pinili.
Sa isang simpleng halimbawa pakikipag-ugnayan ng aluminyo na may oxygen, ito ay maginhawa upang isulat ang equation hakbang-hakbang:
- Equation: Al + O2 = Al2O3
- Ang CO ng mga atomo sa mga simpleng sangkap ng aluminyo at oxygen ay 0.
Al 0 + O2 0 \u003d Al +3 2O -2 3
- Gumawa tayo ng kalahating reaksyon:
Al 0 -3e \u003d Al +3;
O2 0 +4e = 2O -2
- Pinipili namin ang mga coefficient, kapag pinarami kung saan, ang bilang ng natanggap at ang bilang ng mga ibinigay na electron ay magiging pareho:
Al 0 -3e \u003d Al +3 koepisyent 4;
O2 0 +4e = 2O -2 koepisyent 3.
- Ibinaba namin ang mga coefficient sa scheme ng reaksyon:
4 Al+ 3 O2 = Al2O3
- Makikita na upang mapantayan ang buong reaksyon, sapat na maglagay ng koepisyent sa harap ng produkto ng reaksyon:
4Al + 3O2 = 2 Al2O3
Mga halimbawa ng mga gawain para sa pag-compile ng electronic na balanse
Maaaring mangyari ang mga sumusunod mga gawain sa pagkakapantay-pantay OVR:
- Pakikipag-ugnayan ng potassium permanganate sa potassium chloride sa isang acidic na kapaligiran na may paglabas ng gaseous chlorine.
Potassium permanganate KMnO4 (potassium permanganate, "potassium permanganate") ay isang malakas na ahente ng oxidizing dahil sa katotohanan na sa KMnO4 ang estado ng oksihenasyon ng Mn ay +7. Sa pamamagitan nito, madalas na nakukuha ang chlorine gas sa laboratoryo sa pamamagitan ng sumusunod na reaksyon:
KCl + KMnO4 + H2SO4 = Cl2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
K +1 Cl -1 + K +1 Mn +7 O4 -2 + H2 +1 S +6 O4 -2 = Cl2 0 + Mn +2 S +6 O4 -2 + K2 +1 S +6 O4 -2 + H2 +1 O -2
Elektronikong balanse:
Tulad ng makikita pagkatapos ng pag-aayos ng CO, ang mga chlorine atoms ay nag-donate ng mga electron, pinapataas ang kanilang CO sa 0, at ang mga manganese atoms ay tumatanggap ng mga electron:
Mn +7 +5e = Mn +2 multiplier dalawa;
2Cl -1 -2e = Cl2 0 multiplier lima.
Inilalagay namin ang mga coefficient sa equation alinsunod sa mga napiling kadahilanan:
10 K +1 Cl -1 + 2 K +1 Mn +7 O4 -2 + H2SO4 = 5 Cl2 0 + 2 Mn +2 S +6 O4 -2 + K2SO4 + H2O
I-equalize ang bilang ng iba pang mga elemento:
10KCl + 2KMnO4 + 8 H2SO4 = 5Cl2 + 2MnSO4 + 6 K2SO4 + 8 H2O
- Ang pakikipag-ugnayan ng tanso (Cu) na may puro nitric acid (HNO3) sa paglabas ng gaseous nitric oxide (NO2):
Cu + HNO3(conc.) = NO2 + Cu(NO3)2 + 2H2O
Cu 0 + H +1 N +5 O3 -2 = N +4 O2 + Cu +2 (N +5 O3 -2) 2 + H2 +1 O -2
Elektronikong balanse:
Gaya ng nakikita mo, pinapataas ng mga atomo ng tanso ang kanilang CO mula sa zero hanggang dalawa, at ang mga atomo ng nitrogen ay bumababa mula +5 hanggang +4
Cu 0 -2e \u003d Cu +2 factor one;
N +5 +1e = N +4 multiplier dalawa.
Inilalagay namin ang mga coefficient sa equation:
Cu 0 + 4 H +1 N +5 O3 -2 = 2 N +4 O2 + Cu +2 (N +5 O3 -2)2 + H2 +1 O -2
Cu+ 4 HNO3(conc.) = 2 NO2 + Cu(NO3)2 + 2 H2O
- Pakikipag-ugnayan ng potassium dichromate sa H2S sa isang acidic na medium:
Isulat natin ang scheme ng reaksyon, ayusin ang CO:
K2 +1 Cr2 +6 O7 -2 + H2 +1 S -2 + H2 +1 S +6 O4 -2 = S 0 + Cr2 +3 (S +6 O4 -2) 3 + K2 +1 S +6 O4 -2 + H2O
S -2 -2e \u003d S 0 koepisyent 3;
2Cr +6 +6e = 2Cr +3 koepisyent 1.
Pinapalitan namin:
K2Cr2O7 + 3H2S + H2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
I-equalize ang natitirang mga elemento:
К2Сr2О7 + 3Н2S + 4Н2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7Н2О
Impluwensya ng medium ng reaksyon
Ang kalikasan ng kapaligiran ay nakakaapekto sa kurso ng ilang partikular na OVR. Ang papel na ginagampanan ng medium ng reaksyon ay maaaring masubaybayan sa pamamagitan ng halimbawa ng pakikipag-ugnayan ng potassium permanganate (KMnO4) at sodium sulfite (Na2SO3) sa iba't ibang mga halaga ng pH:
- Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 (pH<7 кислая среда);
- Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + MnO2 + KOH (pH = 7 neutral na daluyan);
- Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + K2MnO4 + H2O (pH>7 alkalina).
Makikita na ang pagbabago sa kaasiman ng daluyan ay humahantong sa pagbuo ng iba't ibang mga produkto ng pakikipag-ugnayan ng parehong mga sangkap. Kapag nagbago ang kaasiman ng daluyan, nangyayari rin ang mga ito para sa iba pang mga reagents na pumapasok sa OVR. Katulad ng mga halimbawang ipinakita sa itaas, ang mga reaksyon na kinasasangkutan ng dichromate ion Cr2O7 2- ay magaganap sa pagbuo ng iba't ibang mga produkto ng reaksyon sa iba't ibang media:
sa isang acidic na kapaligiran, ang produkto ay magiging Cr 3+ ;
sa alkalina - CrO2 -, CrO3 3+;
sa neutral - Cr2O3.
